A novel collision model for inextensible textiles and its experimental validation

要約

この作業では、伸縮性のないテキスタイルのシミュレーション用に特別に調整された衝突モデルを紹介します。
このモデルは、摩擦、接触、および非拡張性の制約をすべて同時に考慮し、切り離すことはありません。
自己衝突は自然な方法でモデル化され、不要な振動を導入することなく布の厚さを考慮することができます。
運動方程式の離散化は、不等式と等式の制約を伴う一連の二次問題に自然につながります。
これらの問題を効率的に解決するために、過去のアクティブな制約を考慮して未解決の連絡先の解決を加速する新しいアクティブ セット アルゴリズムを開発します。
開発した衝突手順を、静的および動的摩擦、鋭利な物体、複雑なトポロジーの折り畳みシーケンスを含むさまざまなシナリオでテストしました。
最後に、$\textit{Motion Capture System}$ によって与えられた実際のテキスタイルの記録とシミュレーションを比較することにより、衝突モデルの実験的検証を実行します。
結果は非常に正確であり、DIN A2 テキスタイル (42 x 59.4 cm) では約 1 cm の誤差があり、固い物体との高速で強い衝突を含む困難なシナリオでも.

要約(オリジナル)

In this work, we introduce a collision model specifically tailored for the simulation of inextensible textiles. The model considers friction, contacts, and inextensibility constraints all at the same time without any decoupling. Self-collisions are modeled in a natural way that allows considering the thickness of cloth without introducing unwanted oscillations. The discretization of the equations of motion leads naturally to a sequence of quadratic problems with inequality and equality constraints. In order to solve these problems efficiently, we develop a novel active-set algorithm that takes into account past active constraints to accelerate the resolution of unresolved contacts. We put to a test the developed collision procedure with diverse scenarios involving static and dynamic friction, sharp objects, and complex-topology folding sequences. Finally, we perform an experimental validation of the collision model by comparing simulations with recordings of real textiles as given by a $\textit{Motion Capture System}$. The results are very accurate, having errors around 1 cm for DIN A2 textiles (42 x 59.4 cm) even in difficult scenarios involving fast and strong hits with a rigid object.

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